경희여자중학교

2019 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 결과보고서

2019. 11. 15

경희여자중학교

【 2019년 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 결과보고서 】

과 제 개 요

과제명 2019년 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 운영

STEAM 프로그램

구분

유형 (유형2) 다양한 교과 간 협동 연구를 통한 STEAM 프로그램 신규 개발 ( √ ) 프로그램명 과학과 기술로 만나는 우리 학교 ‘안전 리포터’

학교급 중학교 대상 학년(군) 2~3학년

중심과목 국어 중심과목 성취기준 영역

[중학교 1~3학년] 듣기･말하기 [중학교 1~3학년] 읽기 [중학교 1~3학년] 쓰기

연계과목

과학 기술 정보

연계과목 성취기준 영역

[중학교 1~3학년] 과학 (2) 여러 가지 힘 [중학교 1~3학년] 과학 (4) 기체의 성질 [중학교 1~3학년] 과학 (9) 전기와 자기 [중학교 1~3학년] 과학 (15) 열과 우리 생활 [중학교 1~3학년] 과학 (16) 재해, 재난과 안전 [중학교 1~3학년] 기술 기술과 안전

[중학교 1~3학년] 건설 기술 시스템

[중학교 1~3학년] 건설 기술의 창의적 문제 해결

연구기간 2019.5.16. ~ 2019.11.30.

연 구 비 일금사백만원(￦4,000,000) 참여연구원 5명 (연구책임자: 1명, 공동연구원: 4명)

연구 수행자에 관한 사항

구분 소속 학교명 담당 과목 직위 성명

연구책임자 경희여자중학교 과학 교사 김도윤

공동연구원 경희여자중학교 국어 교사 강용철

공동연구원 경희여자중학교 기술 교사 이상근

공동연구원 정원여자중학교 국어 교사 정형근

공동연구원 이화여자대학교 이화-서대문영재교육원 국어 교사 김규린

2019년도 정부의 R&D 재원으로 한국과학창의재단의 지원을 받아

융합인재교육 (STEAM) 교사연구회를 운영한 최종 결과로써 본 보고서를 제출합니다.

2019년 11월 15일

연구책임자 : 김 도 윤 (인)

“이 보고서는 2019년도 정부의 재원으로

한국과학창의재단의 지원을 받아 수행된 성과물임 ”

목 차

1. 요약문

··· 1

2. 서론

··· 2

가. 연구 목적 ··· 2

나. 연구 방법 ··· 3

3. 연구 수행 내용 및 결과

··· 5

가. 연구 수행 내용 ··· 5

나. 연구 수행 결과 ··· 10

4. 결론 및 제언

··· 13

[부록]

부록1. STEAM 프로그램 개발 내용 및 결과물 - 교수･학습 지도안

- 교사용 참고 자료 - 학생용 활동지 부록2. 활동 결과물 - 차시별 학생 평가 기준 - 학생 평가지

- 학생 산출물

- 공개 수업 관련 자료 - 활동 사진

부록3. 교사연구회 협의록 부록4. 설문 조사 결과

1. 요약문

본 연구는 과학, 국어, 기술 과목의 융합과 교육과정의 재구성을 통해 학생들이 공 동체의 문제를 인식하고, 나아가 협력을 통해 공동체의 문제를 해결하고 공유하는 방안을 제시하도록 설계되었다.

본 연구는 방법론적인 측면에서 문제 기반 학습(Problem Based Learning: PBL)을 활 용한 융합 수업 모델을 구축하였으며, 각 과목별 교육과정의 통합은 물론 과목 간 융 합을 통한 모델을 구축하였다. 다른 측면에서 문제 기반 학습은 프로젝트 기반 학습 (Project-Based Learning)을 의미한다. 문제 기반 학습이 문제를 구조화하는 동시에 문 제 해결을 구조하는 것이기에 이 모델은 잠재적으로 프로젝트 기반 학습을 포함하게 되며, 전체 학습자들은 계획에 따라 학교 안전을 주제로 한 심층 연구를 수행하였다.

이를 통해 본 연구가 개발하고 적용한 STEAM 프로그램은 다음과 같다.

차시 과목 주제

1 국어 만나자! 대화하자! 생각하자! 문제 발견 및 의사소통 2 과학 언제 일어날지 모르는 지진! 어떻게 대비할까?

3 과학 직접 만들어 보는 지진계! 그 원리는 무엇일까?

4 정보 현실 세계의 데이터 분석

5 기술 우리 학교는 과연 안전할까?

6 국어 정리하자! 알리자! 성찰하자! 뉴스 보도와 사회 적용

이 STEAM 프로그램은 다음과 같은 효과를 가져왔다 .

첫째 , 학생들이 자신의 주변 환경에 대한 안전에 대한 관심은 물론, 자신이 처한 상황을 무덤덤하게 받아들이지 않고 비판적으로 접근하는 태도를 가지게 되었다 .

둘째 , 문제 또는 문제 상황에 대해 과학적으로 접근하는 동시에 탐구의 필요성을 느끼게 되었고 , 기술 공학적 감각과 안목을 높일 수 있었다.

셋째 , 뉴스의 제작을 통해 스쿨 리포터로 참가하면서 학교의 문제에 대해 능동적으 로 접근하고 문제를 해결하는 자세를 지니게 되었다 .

넷째 , 실생활에서의 안전 문제를 과학적으로 접근한 후, 다양한 매체를 통해 학교 구성원들에게 효과적으로 알리는 실천을 보여주었다 .

다섯째, 미디어를 활용하여 자료에 접근하고 분석하면서 해결책을 찾는 활동을 통 해 미디어 리터러시를 기를 수 있었다.

여섯째, 학습자들의 자기주도성과 협력성, 의사소통 능력, 프레젠테이션 능력을 신

장시키며, 나아가 학습자들의 문제 해결력, 창의적 사고력, 비판적 사고력, 전략적 사

고력을 신장시킬 수 있었다.

2. 서론

가. 연구 목적

본 연구회는 미래 사회에 요구되는 학생들의 비판적 문제 인식 능력과 창의적 문제 해결 과정, 효율적인 의사 표현 능력을 향상하기 위해 인문, 사회, 과학, 기술 적 핵심 역량을 이끌어 내는 수업 모형과 수업 사례를 개발하는 데 그 목적이 있 다.

1) 본 연구회는 STEAM 교육이 단순한 교과 내용의 연결과 결합뿐만 아니라, 교 과에서 배운 배경지식과 학습 역량을 최대한 활용하여 다양하고 복합적인 미래사회 환경에서 적절한 능력을 발휘하고 생활 속에 적용하는 학생들을 양성하는 데 그 지 향점을 둔다.

2) 본 연구회는 학생들이 일상생활 속에서 가장 많은 시간을 보내는 ‘학교’라 는 공간에서 ‘환경감수성’을 기르고, 문제 해결의 필요성, 흥미와 관심을 갖게 하 는 과제를 부여한다. 특히 안전에 대한 인식이 사회문화적, 교육 정책적으로 강조되 는 상황에서, 안전과 관련된 과학 이론이 우리의 생활에 어떻게 적용되고 있는지 기술･공학적 역량으로 문제를 해결하도록 유도한다. 또한 국어, 과학, 기술가정, 정 보 등 여러 교과의 공부를 통해 문제 해결 방법을 찾는 창의적인 설계 과정을 제시 하고자 한다.

3) 본 연구회는 문제 인식–과학 기술의 적용-비판적 글쓰기와 미디어 활용을 통 해 실제 문제 해결을 위한 적극적 행동을 유도하여, STEAM 교육에서 가장 이상적 으로 생각하는 ‘융합적 사고를 가진 전인적 교육’을 하는 것을 목표로 한다.

4) 본 연구회는 ‘과학과 기술로 만나는 우리 학교 안전 리포터’를 주제로 과 학, 국어, 기술을 융합하여 프로젝트 수업을 진행한 후 그 결과물을 수업에 참가한 학생은 물론, 교내 홈페이지 나아가 지역 사회 및 소셜 미디어에 공유하여 피드백 을 받고자 한다.

나. 연구 방법

1) 문제 기반 학습(Problem Based Learning: PBL)을 활용한 융합 수업 모델 구축

학생들의 핵심 역량을 이끌어내기 위해 문제 기반 학습을 활용하고자 한다. 문제 기반 학습은 우리를 둘러싸고 있는 실제적인 문제를 중심으로 상황을 구조화하는 수 업 방법이다. 학생들이 모둠과 같은 소그룹 활동을 토대로 협력적이고 자기주도적으 로 문제 해결을 유도하는 교수･학습 방법이다. 이런 점에서 문제 기반 학습은 학생 들의 핵심 역량을 키워주는 데에 적합한 교수･학습 방법이라고 볼 수 있다. 문제 기 반 학습에서 중요한 것은 학생이 자기주도적이고 협력적으로 문제 해결에 참여하고, 교사는 학습 과정에서 학생들에게 조언하거나 멘토 역할에 머물게 된다는 점이다.

다른 측면에서 문제 기반 학습은 프로젝트 기반 학습(Project-Based Learning)을 의 미하기도 한다. 문제 기반 학습이 문제를 구조화하는 동시에 문제 해결을 구조하는 것이기에 이 모델은 잠재적으로 프로젝트 기반 학습을 포함할 수밖에 없다. 프로젝 트 기반 학습은 전체 학습자들이 특정 주제 또는 프로젝트에 대한 심층 연구를 수행 하게 된다. 이때 학습자들은 서로 협력하면서 심층적으로 연구하게 된다. 학습의 전 과정에서 학생들이 의사 결정권과 책임을 동시에 가진다는 점에서 자기주도적인 학 습 활동으로 이루어진다.

결과적으로 문제 기반 학습은 문제 기반 학습(Problem Based Learning)과 프로젝트 기반 학습(Project-Based Learning)의 두 가지 의미를 갖는다. 따라서 본 교수･학습 모형은 학습자들의 자기주도성과 협력성, 의사소통 능력, 프레젠테이션 능력을 신장 시키며, 나아가 학습자들의 문제 해결력, 창의적 사고력, 비판적 사고력, 전략적 사고 력을 신장시킬 수 있다는 측면에서 학생들의 핵심 역량을 고양시키는 데에 적합한 수업 모델이라고 볼 수 있다.

2) 교육과정 통합, 과목 간 융합을 통한 모델 구축

교육부가 교육과정을 개정한 후 검정 교과서 제도를 도입한 것은 교육과정을 통합 하면서 다양한 교과서에 실린 자료를 활용하여 보다 흥미 있고 유용한 자료를 구축 하여 사용하라는 취지였다. 검정 교과서가 도입된 후 일면 다양성이 확대된 것 같지 만 사실 수업을 뜯어보면 참고서가 한 종류에서 여러 종류로 바뀌었을 뿐이다. 2007, 2009, 2015 개정 교육과정을 거치면서 교육 당국의 바람과는 달리 일선 현장의 교사 들은 출판사에서 만든 자료에 더욱 의존하고 있다.

이러다 보니 교육과정의 통합과 융합을 통해 학생들의 사고력, 문제 해결력, 창의

성을 키우자는 취지는 퇴색해가고 있는 실정이다. 물론 자유 학기제, 교과 교실제 등 을 통해 점진적으로 교육과정의 통합과 융합을 통한 학습 자료의 재구성이 이루어지 고 있기는 하지만 교사들의 자발성이나 도전적인 대응이 아쉬운 것이 사실이다.

창의는 창조와 다르다. 창조는 이제껏 없었던 것을 만들어내는 것이지만, 창의는 이미 있었던 것을 변형하여 새로운 것을 만드는 것이다. 인간의 문명이 지속적으로 해온 것은 창의이지, 창조가 아니다. 서로 다른 것들이 융합되었을 때 보다 새로운 것이 만들어진다는 것은 우리의 문명사를 조금만 들춰 보아도 알 수 있다. 본 연구 는 유사한 영역 사이의 통합은 물론 서로 이질적인 영역과의 융합을 통해 새롭고 창 의적인 모델 구축을 통해 학생들이 자연스럽게 핵심 역량을 키울 수 있도록 안내할 것이다. 개발 모델에서 이루어지는 통합 및 융합 유형은 다음과 같다.

① 해당 교과목의 교육과정 통합(Intra-subject Curriculum Integration)

② 교과목 간의 교육과정 통합(Inter-subject Curriculum Integration)

③ 이질적인 영역 간의 융합(Fusion between heterogeneous regions)

3. 연구 수행 내용 및 결과

가 . 연구 수행 내용

1) STEAM 프로그램 개발 및 적용

STEAM 프로그램

구분

프로그램명 과학과 기술로 만나는 우리 학교 ‘안전 리포터’

학교급 중학교 대상 학년 (군) 2학년(135명) 중심과목 국어 성취기준 영역

[중학교 1~3학년] 듣기･말하기 [중학교 1~3학년] 읽기 [중학교 1~3학년] 쓰기

연계과목 과학

기술

연계과목 성취기준 영역

[

중학교 1~3학년] 과학 (2) 여러 가지 힘 [중학교 1~3학년] 과학 (4) 기체의 성질 [중학교 1~3학년] 과학 (9) 전기와 자기 [중학교 1~3학년] 과학 (15) 열과 우리 생활 [중학교 1~3학년] 과학 (16) 재해, 재난과 안전 [중학교 1~3학년] 기술 기술과 안전

[중학교 1~3학년] 건설 기술 시스템

[중학교 1~3학년] 건설 기술의 창의적 문제 해결

개발내용

주제 연번

차시

(시수) 과목 연계 (안)

1 2 국어(1) + 과학(1)

2 2 과학(1) + 정보(1)

3 2 기술(1) + 국어(1)

적용내용

수업 차시

적용

시기 적용 과목 주제

1 9월

넷째 주 국어 만나자! 대화하자! 생각하자! 문제 발견 및 의사소통

2 10월

둘째 주 과학 언제 일어날지 모르는 지진! 어떻게 대비할까?

3 10월

둘째 주 과학 직접 만들어 보는 지진계! 그 원리는 무엇일?

4 10월

셋째 주 정보 현실 세계의 데이터 분석

5 10월

셋째 주 기술 우리 학교는 과연 안전할까?

6 10월

넷째 주 국어 정리하자! 알리자! 성찰하자! 뉴스 보도와 사회 적용

◦적용 대상: 경희여자중학교 2학년

◦적용 인원: 2학년 전교생 135명

◦적용 시기: 2019. 9. 30.~2019. 10. 25.

◦적용 방법: 정규 교과 시간(국어, 기술, 과학)에 적용

2) STEAM 프로그램 적용 세부 내용

1차시 - 국어

만나자! 대화하자! 생각하자! 문제 발견 및 의사소통 (1) STEAM 수업을 위한 말하기 듣기의 경청 활동

(2) 문제 해결 학습을 위한 학습 전략 안내

미디어 리터러시

가. 활동 방법

- 동영상 시청 후, 문제 해결에 대한 과정과 결과물에 대해 토의한다.

- 영상을 시청한 후, 문제 인식-가설 설정-가설 확장-정보 탐색 및 적절 한 정보 및 검증-문제 해결을 위한 구체적인 실행 방안-결론이나 해 결책 도출 과정을 설명한다.

- 생활 속의 문제를 해결하기 위해 중요한 사고 작용과 질문 제시에 대 해 토의한다.

나. 토의 쪽지

<토의 질문지>

- 평소에 일상생활 속의 불편함이나 학교 문제, 지역 사회 문제에 대해 진지하게 생각해 보았는가?

- 잭의 사례를 통해 문제를 해결하기 위해 필요한 자세, 태도, 능 력은 무엇이라고 생각하는가?

- 정확하고 효율적으로 정보를 얻는 방법에는 어떤 것이 있는가?

- 끈기 있게 문제를 해결해 본 경험이 있는가?

- 영상을 보고, 탐색하거나 해결하고 싶은 문제가 떠올랐는가? 또 는 도전하고 싶은 과제가 있는가?

문제 해결 학습

가. 제시문 읽기

- 문제 해결 학습을 이해한다.

- 기술 교과의 문제 해결 과정을 이해한다.

나. 문제 해결 학습의 절차와 사례

2차시 - 과학

언제 일어날지 모르는 지진! 어떻게 대비할까?

(지진의 과학적 원리와 대처 방안에 대한 이해를 돕는 학습) (1) 지진의 원인과 피해 분석

(2) 내진 설계 및 구조의 중요성 이해 활동

3차시 - 과학

직접 만들어 보는 지진계! 그 원리는 무엇일까?

(진동과 관성, 전자기 유도에 의해 측정되는 지진계의 원리를 이해하는 활동) (1) 지진계의 원리 탐구

문제 해결을 위한 협동 학습

가. 5분 이내 마시멜로 챌린지 실행

- 스파게티 면과 글루건, 마시멜로를 이용해 모둠별로 구조물을 만들어 가장 높은 곳에 마시멜로를 위치시키는 팀에게 보상한다.

- 각 모둠의 구조물을 사진으로 찍어 안전한 구조물에서 공통적으로 나 타나는 설계상의 특징을 함께 탐구한다.

나. 트러스 아치를 통한 튼튼한 구조의 이해

- 미리 준비된 A4 용지로 트러스 아치를 배열하여 가장 무거운 무게를 견디는 모둠에게 보상한다.

다. 건축물에서 구조의 중요성 이해

- 두 활동을 통해 건축물의 내구성과 안전을 결정하는 것이 재료보다 구조에 있음을 상기시킨다.

원리 이해 및 공작 실습 활동

가. 지진계의 원리

- 관성에 의해 나타나는 진동면의 변화를 통해 지진계가 작동함을 이해 시킨다.

- 센서의 역할을 하는 전자기 유도 현상에 대해 복습한다.

- 각 모둠별로 효과적인 지진계를 구상해 보도록 유도한다.

나. Hacking Stem 자료 중 지진계 만들기 실습

- 미리 준비된 준비물들을 통해 지진을 감지할 수 있는 컵과 진자를 만든다.

지식 전달 수업과 토론을 통한 자유로운 의견

제시

가. 지진의 원인과 피해

- 지진의 원인과 피해를 영상 자료와 함께 알아보고 지진 발생 시 인명 피해가 가장 많이 일어나는 경우를 알아본다.

- 지진의 원인에 따라 이를 대비할 수 있는 방법을 알아보고, 지진의 피 해를 줄이기 위해 국가 차원, 사회 차원, 학교 차원, 개인 차원에서의 방안을 토의한다.

나. 우리 학교 안전 진단

- 우리 학교의 구조가 어떻게 완공되었는지 알아보고 이를 통해 안전 이 위험할 것으로 예측되는 곳에 대해 토의해 본다.

4차시 - 기술

지진계 모의실험 및 오류 수정

(지진계 시뮬레이션 과정에서 발생하는 오류를 수정하여 정확한 측정을 하는 활동) (1) 지진계의 성능 확인

5차시 - 기술

우리 학교는 과연 안전할까?

(관찰력과 판단력 향상을 위한 학교 환경 탐색 활동 및 안전 점검 체킹 ) (1) 학교 도면(평면도 분석)

(2) 진동값 측정

- 책상을 흔들 때 나타나는 간단한 진동에 지진계가 어떻게 반응하는 지 관찰한다.

- 이 지진계를 차시 수업에 아두이노를 이용하여 정밀한 데이터를 다루게 될 것임을 예고한다.

모둠별 실행 프로젝트

가. 지진계 모의실험

- 모둠별로 제작한 HACKING STEM 지진계의 모의실험을 한다.

- 진동값을 측정하는 방법을 모둠별로 고안한다.

- 진동 측정에 적합한 방법으로 모의실험을 진행한다.

나. 지진계 오류 수정

- 제작한 지진계로 측정한 값에 오류가 발생하면 이를 수정한다.

- 오류가 발생하는 원인을 찾아 분석하고 문제를 해결한다.

- 실제 테스트에 적용 가능한지 판단한다.

환경 분석 탐구 학습

가. 학교 도면 및 환경 분석

- 도면 해석에 필요한 도면 기호를 숙지한다.

- 모둠별로 평면도를 분석하여 진동에 취약할 가능성이 있는 지점을 탐 색한다.

- 해당 지점을 도면에 표시한다.

안전 점검

가. 핸드폰 속 가속도 센서를 이용하여 실제 진동값 측정 - 도면을 보며 탐색한 지점을 직접 방문한다.

- 해당 지점에서 모의 진동을 발생시켜 진동이 발생하는지 확인한다.

- 발생하는 진동을 지진계를 이용하여 모니터링한다.

- 복수로 지정한 지점에서 같은 작업을 반복한다.

나. 데이터 분석

- 각 지점에서 획득한 데이터를 MS 팀즈 내 패들렛으로 정리한다.

- 데이터를 분석하여 진동에 취약한 지점을 탐색한다.

- 해당 지점이 실제 지진으로부터 취약한 지점인지 판단한다.

- 해당 지점에 대한 리포트를 실시한다.

(3) 결과 공유

<예시>

6차시 - 국어 뉴스 진행 및 관련 글쓰기

(뉴스리터러시 수업 및 건의문 작성하기 ) (1) 문제 해결 글쓰기

(2) 뉴스 리터러시

글쓰기 가. 쓰기 프로젝트

- 주제, 목적, 독자, 매체를 고려한 글쓰기

뉴스 구성하기

가. 뉴스 관련 자료 수합

나. 영상 뉴스, 신문 뉴스 제작하기 다. 뉴스 품평회

안전 점검

가. 취약점 공유

- 모둠별로 탐색한 지점에 대한 결과를 발표한다.

- 각 모둠이 탐색한 지점을 하나의 도면에 표시한다.

- 학교 내 지진 취약 지점을 표시하는 지도를 완성한다.

3) STEAM 프로그램 적용 성과 연구 및 조사

◦교내 학습 공동체 교사들의 프로그램 검토 의견 및 피드백 반영

◦수업 전, 중, 후 학습자의 다양한 의견 수렴

◦시범 적용 학생 및 교사 대상 FGI(표적집단면접법)을 통한 프로그램의 장단점 및 효과성 분석

◦STEAM 프로그램의 효과 검증을 위해 온･오프라인을 통한 STEAM 교육 인식 및 만족도 조사 실시

4) STEAM 협력연구 강화 및 확산 실천

◦STEAM 연구 경험이 풍부한 교사의 멘토링 실시

◦수업 개선 연구회와의 공동 워크숍을 통한 상호 검증 실시 및 피드백 반영

◦수업 지도안, 수업 PPT, 수업 영상 등의 공유 방안 모색

◦연구 기간 중 서울 지역 교원 대상 STEAM 공개 수업, 자료 전시 및 간담회, 세 미나 1회 개최(수업 참관 및 참석 교사 25명)

◦교육부와 한국과학창의재단이 주최하는 STEAM 성과 발표회 참여 예정

비디오 대사 및 해설 사운드

화면 화면 구성 및 전개

타이틀

한국중학교, 그곳을 알려주마!

뉴스 시 작할 때 나 오 는 음악

1. 두 명의 아나운 서가 화면에 등장 2. 뒤편 칠판에 ‘뉴 스’라는 글자 제시

아나운서 : (인사) 안녕하십니까?

오늘의 뉴스를 맡은 ***입니다.

오늘은 한국중학교에 대한 뉴스 를 말씀드리겠습니다.

아나운서 : 예. 많은 학생들이 한 국중학교에 대해 궁금해 해서 저 희 기자가 취재를 다녀왔습니다.

현장에 나가있는 김 기자! 나와 주세요.

뉴스 음 악이 나 오 다 가 사라짐.

나. 연구 수행 결과

1) STEAM 수업 평가 방법 개발

◦STEAM 프로그램 평가 시 수업의 과정을 평가할 수 있는 평가 도구 개발

◦자기 평가지, 동료 평가지, 관찰 평가지를 개발하여 다양한 방법으로 평가 실시 2) STEAM 수업 적용 성과

구분 수행

교수･학습 지도안 개발 차시 총 6차시 개발

수업 적용 2019. 9. 30. ~ 2019. 10. 25.

(STEAM 수업)수혜 학생 수 경희여자중학교 135명(중학교 2학년 전교생) 학생 태도 검사 사전 검사 2019. 9. 27.~30., 2개 학급(45명)

사후 검사 2019. 10. 21.~23., 2개 학급(45명) 학생 및 교사 만족도 조사 2019. 10. 30.

교사연구회 STEAM 행사 개최

2019. 11. 1. 6~7교시(14:15~13:55) 수업 공개 및 자료 전시, 세미나 등

‘경희여중 열린 STEAM 행사’ 개최

논문 또는 학술대회 해당 없음

특허출원(국외, 국내) 해당 없음

(1) 학생 태도 검사 결과

◦사전 검사 시기: 2019. 9. 27.~9. 30.

◦사후 검사 시기: 2019. 10. 21.~10. 23.

◦검사 방법: 대면 조사

◦조사 대상 선정 이유

- 2학년 3, 4반 2개 학급 대상(45명)으로 검사 실시

- 교사와의 래포가 충분히 형성되어 적극적으로 수업에 참여하는 학급을 선정 - 학교 교육과정 및 수업 시간표를 고려하여 수업 시간 내 원활하게 설문 조사

진행이 가능한 학급을 선정

◦태도 결과 분석

- 융합인재교육의 필요성과 효과성에 대한 3개의 문항을 통해 학생들의 인식이 수업 전에 비해 긍정적인 방향으로 전환되었음을 확인함 .

◦차시별 만족도 결과 분석

- 태도 검사 시 차시별 수업 만족도에 대한 내용을 포함하여 조사를 진행하였으 며 차시별 결과는 다음과 같음 .

- 1차시 국어: 수업 자체는 흥미롭게 참여했으나, 다수의 학생이 STEAM 프로그 램의 주제와 직접적인 연관성을 느끼지 못함 .

- 2차시 과학: 지진을 직접적으로 다루어 이에 대한 필요성을 인지하고, STEAM 프로그램의 주제를 이해하는 데 꼭 필요한 수업으로 인식하고 있었음 .

- 3차시 과학: 지진계의 원리는 잘 이해하였으나, HACKING STEM으로 만든 지 진계가 생각보다 만드는 과정이 힘들어 수업에 대한 성취도와 만족도가 다소 떨어짐 .

-4차시 기술/정보: HACKING STEM으로 만든 지진계의 감도가 흔들림의 유무 를 감지할 뿐 진동의 크기에 따른 차별화되고 유의미한 데이터를 만들지 못해 실망한 학생이 많음 . 또한 진동의 감지가 상하가 아닌 좌우 흔들림에 의해서만 감지되어 실제 지진 시 실효성이 있을지 의문을 제기함 .

- 5차시 기술: 태블릿 속 가속도 센서를 이용하여 결과를 잘 도출하였고, 실제 학 교 구석구석을 돌아다니며 위험 구조물을 찾는 활동에 큰 재미를 느낌

- 6차시 국어: 뉴스를 실제로 만드는 과정이 다소 힘들었지만, 의견을 마지막까지 정리하여 제시하는 것에 큰 보람을 느낌 .

◦기타 수업에 대한 전반적인 의견 분석

- 학생들은 교과 수업 시간보다는 창의적 체험 활동 시간에 STEAM 프로그램을 하는 것을 선호하였음 .

- STEAM의 의미나 수업 방식을 이전에는 거의 알지 못했으나 본 프로그램을 통 해 정확히 인지하게 되었다는 의견이 많았음 .

- 특별히 과학, 수학 등에 관심이 없는 학생들도 특정 주제에 대한 과학 및 정보 기술 관련 전문 지식을 배우고 정보통신기술 관련 교구재를 사용하는 것에 거 부감이 없었음 .

(2) 학생 및 교사 만족도 검사 결과

◦검사 시기: 2019. 10. 30.

◦검사 방법: 온라인 조사

◦결과 분석

다 . 연구 수행 결론 및 제언

3) STEAM 공개 수업 개최 성과

◦개최 시기: 2019. 10. 30.

◦참석 인원: 교사 25명

◦성과 분석

- 실생활과 밀접한 소재를 첨단 기기를 활용해 다양한 교과 수업으로 구성하여 학 생들의 흥미와 관심을 유발함 .

- 기존 학교 현장 수업의 틀을 벗어나 효과적인 융합 교육이 가능한 수업 환경을 마련했을 뿐만 아니라 학생들이 이를 적극적으로 활용할 수 있도록 지도했다는 점이 인상적임 .

가. STEAM 프로그램 개발·적용 관련 좋았던 점과 어려웠던 점

1) 국어 – 인문학적인 성격이 강한 국어 교과에서 과학과 기술적인 영역을 접목하는 새로운 체험을 통해 융합수업의 의미와 가치를 깨닫게 되었음. 특히 국어과에서 다 루는 다양한 성취기준 중에서 과학, 기술과 접목할 수 있는 가능성과 여지가 많았음.

2) 과학 – 학생들이 유념해서 보지 않는 재해와 재난, 안전에 대한 단원을 다른 과목 들과 융합시키니 의미있고 핵심적인 주제가 됨. 과학의 여러 가치 중 가장 우선해야 할 ‘현실 사회의 적용’측면에서 매우 의미깊고 가치있는 수업이라 생각됨. 다만 6차 시에 이르는 수업이 각 교과 교사의 시간마다 진행되므로, 학생들이 지식 및 개념을 연속시켜 이해하거나 활동 수행을 지속적으로 하기 힘들었음.

3) 기술 / 정보 – 기술적 요소에 타 교과의 이론이 더해지니 기본기가 더욱 탄탄해 짐 을 느끼게 되었음. 학생들이 이론에서 실천적 경험까지 체험할 수 있는 것이 최대의 강점이었음. 다만 시수를 조정하고 확보하는 것이 어려웠음.

나. 참여 교사들의 STEAM 수업 역량 증가

1) 국어 – 타 교과의 성취기준과 영역에 대한 식견이 늘어났으며, 교과간 융합할 수 있는 역량이 좋아짐. 특히 지식정보를 활용하는 지식정보처리역량과 효율적인 의사 소통 역량에 대해 생각하는 계기가 되었음.

2) 과학 – 평소 지식의 전달 차원에서 끝내는 내용들도 교사의 고민과 다른 영역 및 교과의 확장을 통해 협업과 활동이 가능한 역동적인 수업이 될 수 있었으며, 다른 교과의 특성과 수업 방법을 관찰 및 적용하여 수업 방법 개선에 많은 발전이 있었 음.

3) 기술 / 정보 – 평소 인문학적인 소양이 부족하여 범교과적인 시도를 해 볼 엄두가

나지 않았는데, 타 교과 교사들과 꾸준히 만나며 수업에 대해 고민하다보니 자연스

럽게 범교과적인 역량이 길러지게 되었음.

다. STEAM 수업 프로그램을 통한 기대 효과

1) 학생들이 주로 생활하는 공간에서의 안전에 관심을 갖게 하며, 해결책을 찾는 과정에서 학생들의 안전 의식을 고취할 수 있음.

2) 평소에 그냥 지나칠 주변의 문제에 대해 기술 공학적인 면에서 관심을 갖게 되 면서 문제에 대한 과학적 접근 방식을 높이고, 기술･공학적 감각과 안목을 높임.

3) 뉴스 제작을 통한 스쿨 리포터로 참가하므로 우리 학교 문제에 대한 능동적인 문제 해결 자세를 기를 수 있을 것으로 기대함.

4) 공동체의 문제에 능동적으로 참여하고 협력을 통해 해결 방안을 구한 후, 이를 학교 구성원들에게 효과적으로 알리는 적극적인 표현 방식을 탐구하고 실행할 수 있음 .

5) 개발된 자료를 통해 과목 간, 영역 간의 융합이 촉진될 경우 2015 개정 교육과 정에서 추구하는 교과 간 융합 수업이 구현될 가능성이 높음.

6) 융합 수업은 다양한 매체나 뉴스를 활용할 가능성이 높으므로 자연스럽게 미디 어 리터러시나 뉴스 리터러시를 길러줄 수 있음.

7) 뉴스나 미디어를 활용하여 공동체의 문제 해결에 필요한 자료를 찾고 분석하는 과정에서 비판적 사고력을 길러줌 .

8) 프로젝트 수업을 수행하는 학습자들의 자기주도성과 협력성, 의사소통 능력, 프 레젠테이션 능력을 신장시키는 것은 물론, 학습자들의 문제 해결력, 창의적 사고 력, 비판적 사고력, 전략적 사고력을 신장시킬 수 있음.

라. STEAM 연구회의 발전을 위한 개선 방안

1) 학교 현장에서 융합인재교육을 하기 위해서는 과학이나 기술, 정보 교과와 관련

하여 다양한 기기를 필요로 함. 이런 기기를 활용해 수업의 질을 높이고 깊이

있는 내용으로 구성할 수 있음에도 불구하고, 재료 및 소모품으로 예산 항목을

한정해서 연구 진행에 제약이 있음. 수업 관련 기기 구입에 있어 좀 더 허용적

이었으면 함.

2) 교사 연구회의 협의회는 시내의 특정 장소나 연구회 주관 학교에서 많이 이루어 졌음. STEAM 관련 자료와 지식을 공유하고 자문을 구하거나 성과물을 실물로 볼 수 있는 일종의 ‘STEAM LAB’과 같은 공동 연구 공간이나 회의 공간을 창 의재단에서 마련했으면 함. 교사 연구회 간 협업 등을 통해 더 다양한 아이디어 를 도출할 수 있을 것으로 생각됨.

3) 1년에 설명회 1번, 결과 발표회 1번으로 이 사업을 마치기보다는 우수한 연구회 를 선별해서 장기적이고 지속적이며 좀 더 큰 지원이 가능한 프로젝트를 계획할 필요가 있음.

4) 융합 교과 중 과학과 수학을 필수 교과로 하기보다는 좀 더 다양한 형태의 융합

교육을 권장하는 것이 바람직함. 예를 들어 기술, 정보, 체육 교과는 실제로 활

용 가능성이나 활용 사례가 많은 분야임.

[부록1] STEAM 프로그램 개발 내용 및 결과물

과학과 기술로 만나는 우리 학교 ‘안전 리포터’

1. STEAM 프로그램 개발 적용 교육과정

연번 차시 2015 개정 교육과정 성취기준 성취기준 영역

1 1차시

[9국01-04] 토의에서 의견을 교환하여 합리적으로 문제를 해결한다.

[9국02-01] 읽기는 글에 나타난 정보와 독자의 배경지식을 활용하여 문제를 해결하는 과정임을 이해하고 글을 읽는다.

(국어) [중학교 1~3학년] 토의토론 (기술)

[중학교 1학년] 기술적 문제 해결

2 2차시

[9과16-01] 재해・재난 사례와 관련된 자료를 조사하고, 그 원인과 피해에 대 해 과학적으로 분석할 수 있다.

[9과16-02] 과학적 원리를 이용하여 재해・재난에 대한 대처 방안을 세울 수 있다.

(과학) [중학교 1~3학년] (16) 재해・재난과 안전

3 3차시

[9과16-02] 과학적 원리를 이용하여 재해・재난에 대한 대처 방안을 세울 수 있다.

[9과01-05] 대륙이동설을 이해하고 지진과 화산이 발생하는 지역의 분포를 판 의 경계와 관련지어 설명할 수 있다.

(과학) [중학교 1~3학년] (16) 재해・재난과 안전

(1) 지권의 변화

4 4차시 [9기가04-18] 정보통신기술과 관련된 문제를 이해하고, 해결책을 창의적으로 탐색하고 실현하며 평가한다.

(기술) [중학교 1~3학년] (4) 기술 시스템

5 5차시 [9기가04-07] 건설 기술과 관련된 문제를 이해하고, 해결책을 창의적으로 탐색 하고 실현하며 평가한다.

(기술) [중학교 1~3학년] (4) 기술 시스템

6 6차시 [9국03-01] 쓰기는 주제, 목적, 독자, 매체 등을 고려한 문제 해결 과정임을 이 해하고 글을 쓴다.

(국어) [중학교 1~3학년] 자료 제작하기

2. STEAM 프로그램 총괄표(총 6차시)

차시 주요내용

1/6

주제

(단원)명 생활 속 문제 해결

Co 미디어에 등장한 학생의 강연을 통해, 문제 발견-가설 수립-적절한 절차와 방법의 개발-효과적인 결과물 산출-사회적 효용성에 대한 과정에 대해 생각하게 한다.

CD 이를 통해 다음 차시부터 이루어질 실생활 문제 해결에 대한 강력한 학습 동기를 유발하고, 미디어 리터러시 수업 모형과 협력적 토의 학습을 중심으로 문제를 해결한다.

ET 기술 교과의 생활 속 문제 상황을 이해하고 적극적으로 아이디어를 구현하고 문제를 해결하려는 태도를 가진다.

2/6

주제

(단원)명 지진의 피해와 원인, 대처 방안

Co 지진 상황을 이해하고, 이에 대한 원인과 대처 방안에 대해 탐구한다. 이를 바탕으로 마시멜로 챌린지와 트러스 아치 챌린지를 통해 건축에서의 구조의 중요성에 대해 탐구한다.

CD ET 우리학교의 안전 구조 지도를 그려보고 안전 취약 지점을 고려하여 비상 시 대책을 수정해 본다.

3/6

주제

(단원)명 지진계의 원리 탐구 및 제작

Co 지진계의 구조에 대해 이해하고, 지진계를 각자의 과학적 원리에 따라 구상해 본다.

CD Hacking Stem 의 ‘지진계 만들기’ 재료를 이용해 간이 지진계를 설계 및 제작한다.

ET 제작된 지진계를 책상 위에 놓고 인위적으로 진동을 만들어 지진계의 작동 원리를 정성적으로 이해한다.

4/6

주제

(단원)명 학교 안전 점검 및 데이터 분석

CD 제작한 지진계를 모의 환경 속에서 실험하며 수집된 데이터를 모둠원이 함께 분석하고 토의하여 오류를 최소화하는 방법을 모색한다. 아두이노와 코일, 페라이트 자석을

이용하여 지진 데이터를 수집하고 분석한다.

5/6

주제

(단원)명 학교 환경 탐색 및 학교 안전 문제 점검

CD 학교 평면도를 분석하여 지진에 취약할 것으로 판단되는 지점을 선택하고, 태블릿 가속도 센서를 이용해 임의로 진동을 발생시켜 실제 취약한 지점인지를 판단한다. 이를 통해 학교 안에 안전 취약 지점을 ‘MS 팀즈’를 이용한 ‘패들렛’ 프로그램에 기록하고 공유한다.

6/6

주제

(단원)명 뉴스, 뉴스 영상 만들기

Co 학교 스쿨 리포터가 되었다고 가정하고 학습한 내용을 바탕으로 한 편의 뉴스 결과물로 제작한다.

CD 수업의 과정에서 얻은 결과물, 교훈, 소감을 종합적으로 정리하여 한 편의 뉴스로 제작한다. 특히 뉴스 기사문의 포맷을 학습하여 텍스트 기반의 뉴스로 만들거나, UCC 영상 제작 활용 기술을 적용하여 한 편의 보도 뉴스로 제작하게 한다.

3. STEAM 프로그램 차시별 수업 지도안

< 1차시 – 국어 >

중심과목 국어 학교급/학년(군) 중학교/2 학년

중심과목 성취기준

영역

[중학교] 읽기, 말하기 중심과목 성취기준

[9국02-01] 읽기는 글에 나타난 정보와 독자의 배경지식을 활용하여 문제를 해결하는 과정임을 이해하고 글을 읽는다.

[9국01-04] 토의에서 의견을 교환하여 합리적으로 문제를 해결한다.

주제(단원)명 생활 속 문제 해결 차시 1/6

학습목표

- 배경지식을 활용하여, 영상 텍스트의 정보와 내용을 이해할 수 있다.

- 생활 속의 문제에 대해 토의를 통해 의견을 교환하여 합리적으로 해결할 수 있다.

- 문제 해결 사례를 통해, 문제 해결 단계를 이해하고 중요한 역량에 대해 생각할 수 있다.

연계과목 미디어 발명

연계과목 성취기준 영역

[중학교 1~3학년] 미디어 활용

[중학교 1학년] 기술가정 <기술적 문제해결 과정>

STEAM 요소

S ※ S(과학)의 가설 설정과 문제 해결 과정 T ※ T(기술)의 정보 탐색

E A M

개발 의도 또래 학생이 생활 속의 문제 해결 상황을 통해, 문제 해결 과정을 이해하고 중요한 역량 에 대해 생각하도록 토의의 과정을 활용하고자 한다.

미디어에 등장한 학생의 강연을 통해, 문제 발견-가설 수립-적절한 절차와 방법의 개발-효과적인 결 과물 산출-사회적 효용성에 대한 과정에 대해 생각하게 한다. 이를 통해, 다음 차시부터 이루어질 실생 활 문제 해결에 대한 강력한 학습 동기를 유발하고, 협력적 토의를 통해서 문제를 해결할 수 있다는 자신감을 갖도록 한다.(미디어 리터러시 수업 모형과 토의 학습을 중심으로 전개한다.)

STEAM 학습 준거

상황 제시

상 황 제 시

생활 속에서 느낀 문제에 대해 인내와 끈기로 새로운 대안과 해결책을 제시한 사례를 본다.

창 의 적 설 계

창의적 설계

일상생활 속 문제, 평소 관심 있는 문제에 대해 문제해결의 주체는

‘나’라는 자신감과 효능감을 느낄 수 있다.

감 성 적 체 험 문제 발견-가설 설정-적절한

탐색-효과적인 대안 발견에 대해 시사점을 찾은 후 토의 활동을 전개한다.

감성적 체험

학습

과정 교수･학습 활동 학습자료

및 유의점

도입 (5 분)

Co 문제의식과 관심이 세상을 조금씩 바꿀 수 있다!

- ‘살색 크레파스, 엘로 카펫’ 등의 사례를 통해 일상생활 속에서 문제를 해결한 내 용을 살펴본다.

- 생활 속에서 불편함이나 문제의식을 느낀 사례를 짝꿍과 대화한다.

뉴스 사진 뉴스 동영상

전개 (35 분)

CD 영상의 내용을 통해 문제해결과정의 매력을 느껴보자!

- TED 잭 안드라카의 동영상 강연을 보고, 소감을 짝꿍과 나누게 한다.

- 잭 안드라카가 췌장암 진단 키트를 개발한 과정을 단계별로 정리한 학습지를 통 해서, 문제 해결 과정이나 아이디어 생성-발전 과정에 대해 모둠별로 토의하게 한 다.

영상을 통해 문제 해결의 의미와 과정에 대해 토의해 보자.

문제 인식

췌장암으로 삼촌이 돌아가셨다.

왜 돌아가셨을까?

진단 키트의 가격이 비싸고, 결과가 늦게 나온다!

진단 키트의 가격이 싸고, 결과가 빨리 나오면 어떨까?

가설 설정 췌장암에 걸렸을 때 특정한 호르몬이나 단백질이 분비될 것 이다!

가설 확장 췌장암에 걸렸을 때 분비되는 단백질이나 호르몬을 알아내 자!

정보 탐색 적절한 정보 및

검증

위키피디아와 구글로 단백질을 발견한다.

문제 해결을 위한 구체적 실행 방안

연구소에 요청을 해서 키트 개발을 위한 수많은 시도를 한 다.

결론이나 해결책

도출 키트를 개발했다.

<토의 질문지>

- 평소에 일상생활 속의 불편함이나 학교 문제, 지역 사회 문제에 대해 진지하 게 생각해 보았는가?

- 잭의 사례를 통해 문제를 해결하기 위해 필요한 자세, 태도, 능력은 무엇이라 고 생각하는가?

- 정확하고 효율적으로 정보를 얻는 방법에는 어떤 것이 있는가?

- 끈기 있게 문제를 해결해본 경험이 있는가?

- 이 영상을 보고, 탐색하거나 해결하고 싶은 문제가 떠올랐는가? 또는 도전하 고 싶은 과제가 있는가?

잭 안드라카 동영상이 사례가

지닌 의미와 시사점에

대해 학생들이

충분히 토의할 수

있는 시간적인

여유를 제공한다.

정리 ( 5 분)

ET 영상에 대한 소감과 문제 해결의 의미를 생각해 보자.

- 위 과정 외에 <문제 확인>-<아이디어 창출>-<아이디어 구체화>-<실행>-<평가>의 과정을 적용할 수 있는 사례를 찾아 본다.

기술 교과서의 사례(콘센트 , 자전거)를

보며 친구들과

더욱 생각해볼 자율 과제를

제시한다.

< 2차시 – 과학 >

중심과목 과학 학교급/학년(군) 중학교/2 학년

중심과목 성취기준

영역

[중학교] (16) 재해・재난과 안전 ^중심과목 성취기준

[9과16-01]재해・재난 사례와 관련된 자료를 조 사하고, 그 원인과 피해에 대해 과학적으로 분석할 수 있다.

[9과16-02]과학적 원리를 이용하여 재해・재 난에 대한 대처 방안을 세울 수 있다.

주제(단원)명 지진이 일어나는 원리와 대처

방안, 안전한 구조물의 조건 차시 2/6

학습목표

1. 지진의 위험성을 깨닫고 지진이 일어날 때 대처방안에 대해 설명할 수 있다.

2. 지진이 일어나는 원리를 복습한 후, 각 지진파에 따른 지진의 진동 방향을 설명할 수 있다.

3. 마시멜로 챌린지를 통해 높이 쌓는 건물의 안전을 위해 어떤 구조가 들어가야 하는지 설명할 수 있다.

4. 트러스 아치 챌린지를 통해 무거운 무게를 견디기 위해서 재료보다 구조의 견고함이 중요함을 설명할 수 있다.

5. 우리 학교의 구조를 건축 순서에 따라 그려보고 안전 구조상 지진에 취약한 지점을 예측할 수 있다.

연계과목 과학 연계과목

성취기준 영역

[중학교 1학년] (1) 지권의 변화 [중학교 1학년] (2) 여러 가지 힘 [중학교 1학년] (6) 빛과 파동

STEAM 요소

S 지진의 원리, 여러 가지 힘-중력, 파동이 종류 - 횡파와 종파 T

E A M

개발 의도

본 수업은 학생들이 잘못 알고 있는 지진에 대한 많은 오개념을 바로 잡고, 더 위험해 질 수 있는 잘못된 대피 방법을 바로 잡아 주는 목적을 갖고 있다. 또한 향후 연계될 기술적인 데이터 분석의 이론적 배경으로 지진이 하나의 파동으로서 진동에 견디기 위한 구조적 설계가 어떻게 이루어져야 하는지에 대해 탐구하기 위해 개발되었다.

우리나라는 더 이상 지진의 안전지대가 아니다. 지금까지 우리는 내진 설계보다는 내화 설계에 모든 초점이 맞추어져 있었다. 하지만 최근 발생되는 일련의 지진들로 인해 사람들은 지진으로부터 우리의 몸을 어떻게 지켜야 할지 그리고 지진에 의한 피해를 미리 예측하고 진단하며 예방할 수 있을지에 관 심이 증폭되고 있다. 지진이라는 현상은 그 발생 원인이 지구 과학적인 원리에 의해 나타나는 현상이 므로 이에 대한 대책 및 예방 역시 과학적 탐구 방법에 의해 제시되어야 한다. 본 수업은 학생들이 그 러한 과학적 탐구의 절차를 거쳐 올바른 공학적 판단을 할 수 있도록 이론적 배경이 되기 위해 고안 되었다. 학생들은 이 수업에서 협력적 활동 학습을 통해 안전한 구조물의 요건에 대해 이해하고, 우리 학교의 구조상 취약한 부분이 어딘지에 대해 예측해 보는 융합적이고 총제적이며 통찰적인 사고를 갖 게 될 것이다.

STEAM 학습 준거

상황 제시

상 황 제 시

마시멜로 챌린지와 트러스 아치 챌린지를 통해 건물의 안정성에 영향을 주는 요인에 대해 탐구한다.

창 의 적 설 계

창의적 설계

우리 학교의 안전 지도를 통해 효율적인 지진 대비 대피 방안을 정리하여 발표한다.

감 성 적 체 험 구조적 설계가 건물의 안정성에

주는 영향을 파악하고, 학교 건물을 건축 순서에 따라 그려보면서 구조적으로 취약한 부분을 예측한다.

감성적 체험 학습

과정 교수･학습 활동 학습자료

및 유의점

도입 (7 분)

1. ^Co 지진에 의한 피해 및 잘못된 탈출 방법 영상 소개

2. 지진과 관련된 1 학년 학습 내용을 디지털 교과서를 활용해 확인하여 이를 활동지에 복습한다.

동영상, 활동지

전개 (33 분)

1. ^CD <마시멜로 챌린지>

5~6 분 정도의 짧은 시간으로 구조물을 올리는 챌린지를 진행한다.

^Tip! 구조물 중 안정성에 유의미하게 영향을 주는 부분을 촬영하여 모은다.

2. ^CD <트러스 아치 챌린지>

무게가 점점 커지는 미션을 주고 트러스 아치를 통해 무게를 견디는 챌린지 를 진행한다.

^Tip! 트러스 아치의 무게와 아치가 견디는 무게를 적어 비교하게 한다.

3. 위에서 수행한 두 활동을 통해 건물의 안정성에 기여하는 요소를 적고 이를 토의하게 한다.

4. ^Co <우리 학교 건물의 역사>

자료 속에 있는 학교의 건물 사진을 시기별로 보여주어 학교의 건물이 어떻게 확장되어 왔는지를 알려준다.

5. ^CD <우리학교 건물 그리기>

우리 학교의 건물을 건축 순서에 따라 모둠별로 그리도록 한다.

건물을 그릴 때 같은 시기에 지어진 부분은 같은 색으로, 다른 시기에 지어진 건물은 다른 색으로 그려 이를 구분토록 한다.

6. 건물 그리기를 마친 후, 모둠원이 토의하여 건물의 구조가 취약해 졌을 것으로 예측되는 지점을 표시하고, 그 이유에 대해 의견을 나누도록 한다.

7. ^CD <우리 학교 안전 비상 대책 수정하기>

우리 학교의 비상 대책을 소개한 후, 각자가 그린 건물 안전 지도와 비교하여 추가되거나 수정해야 할 부분이 무엇인지 토의하여 적도록 한다.

수행 과정을

촬영, 모둠별 활동지 및 채색 도구

준비, 우리 학교 비상 대책

준비

정리 (5 분)

ET 앞서 활동한,

- 우리 학교 안전 지도와 우리 학교 안전 비상 대책 수정본을 발표하고 이에 대한 의견을 나눈다.

< 3차시 – 과학 >

중심과목 과학 학교급/학년(군) 중학교/2 학년

중심과목 성취기준

영역

[중학교] (16) 재해・재난과 안전 ^중심과목 _성취기준 [9과16-02]과학적 원리를 이용하여 재해・재 난에 대한 대처 방안을 세울 수 있다.

주제(단원)명 지진계의 원리와 지진계 제작 차시 3/6

학습목표 1. 지진계에서 진동면의 운동을 관성과 전자기 유도 현상과 관련지어 설명할 수 있다.

2. 지진계를 만들어 정성적인 움직임으로 지진계의 원리를 설명할 수 있다.

연계과목 과학 연계과목

성취기준 영역

[중학교 1학년] (1) 지권의 변화

STEAM 요소

S 지진의 원리 T

E A M

개발 의도

본 수업은 학생들이 지진계를 직접 만들어보므로 지진계의 원리를 스스로 깨닫고 그 원 리를 통해 지진의 특성을 파악하는 데 목적이 있다. 지진계는 진자에서 추의 진동이 관성 에 의해 상대적으로 움직이므로 진동면이 기록되는 데, 이를 전자기 유도 현상과 연관 지 어 제작하므로 다양한 과학적 지식을 이용한 정확한 지진계를 설계할 수 있다.

앞선 수업을 통해 지진의 원인과 특징, 피해에 대한 대처 방안에 대해 배울 수 있었다. 하지만 이론 적인 지식을 통해 관성에 의한 진동면의 변화를 이해하는 것 보다는 직접 지진계를 만들어 보므로 그 원리를 감각적으로 깨닫는 것이 더욱 효과적이다. 특히, 지진계에서 기록을 위한 센서 부분을 담당하 는 코일의 원리는 같은 중학교 2 학년 전류의 자기작용에 의한 것이므로 이 지진계 제작을 통해 힘과 관성, 진자의 운동, 전류의 자기작용에 의한 전자기 유도 현상을 종합적으로 인지, 적용할 수 있다.

STEAM 학습 준거

상황 제시

상 황 제 시

지진계 제작에 필요한 준비 물품을 통해 각 부분의 역할을 유추해 본다.

창 의 적 설 계

창의적 설계

완성된 지진계를 인위적으로 작동시켜 정성적인 움직임의 특징을 이해한다.

감 성 적 체 험 지진계의 원리를 이해하고

지진에 따라 효율적으로 진동을 기록할 수 있는 지진계를 설계해 본다.

감성적 체험

학습

과정 교수･학습 활동 학습자료

및 유의점

도입 (7 분)

1. ^Co 거대 진자면의 운동 및 지진계 영상 시청

2. 지진계와 관련된 1 학년 학습 내용을 디지털 교과서를 활용해 확인하여 이를 활동지에 복습한다.

동영상, 활동지

전개 (33 분)

1. ^Co <지진계의 원리>

지진계의 원리에 대한 설명 후, 진동면을 기록하기에 적합한 기술이 무엇인지에 대해 토의해 본다.

2. ^CD <지진계 구조 그려보기>

앞서 논의한 내용을 토대로 각 모둠이 생각하는 지진계를 그려보고 그 기기의 특징에 대해 설명해 본다.

^Tip! 각 모둠이 구상하는 지진계에 앞서 논의한 적합 기술이 들어가도록 유도 한다.

3. Hacking Stem 프로그램 중 ‘지진계 만들기’를 소개하고 제작 방법을 안내하는 영상을 시청한다.

4. 각 모둠별로 지진계를 제작한다.

5. ^ET 제작된 지진계를 책상위에 올려놓고, 인위적으로 진동을 만들어 지진계의 정성적인 움직임에 대해 토의해 본다.

수행 과정을

촬영, 모둠별 활동지 및 채색 도구

준비

정리 (5 분)

1. 지진계의 특징에 대해 정리한다.

2. 차시에 아두이노를 지진계에 연결하여 데이터를 수집할 것을 예고한다.

< 4차시 – 기술 / 정보 >

중심과목 기술 학교급/학년(군) 중학교/2 학년

중심과목 성취기준

영역

[중학교] (4) 기술 시스템 중심과목 성취기준

[9기가04-18]정보통신기술과 관련된 문 제를 이해하고, 해결책을 창의적으로 탐 색하고 실현하며 평가한다.

주제(단원)명 학교 안전 점검 및 데이터 분석 차시 4/16

학습목표

1. 스스로 제작한 지진계를 이용하여 진동을 측정할 수 있다.

2. 시간의 변화에 따라 측정한 진동값을 스프레드시트로 수집할 수 있다.

3. 진동값 수집 시 발생하는 오차를 줄이는 방법을 고안할 수 있다.

연계과목 정보 연계과목

성취기준 영역

[중학교 1~3학년] (2) 자료와 정보

STEAM 요소

S 전자기 유도 현상 T 정보통신기술 E

A M 평균

개발 의도

본 수업은 직접 제작한 지진계를 사용하여 진동값을 측정하고 이를 실생활에 사용할 수 있도록 하는 목적을 가지고 있다. 또한 이러한 도구를 제작할 때 발생할 수 있는 오류를 분석하고 이를 해결하는 문제해결능력을 기르고자 한다.

현대 사회는 수많은 데이터가 지속적으로 발생하고 있다. 또한 미래사회로 향해 갈수록 더 많은 데 이터가 발생하고, 또 누적될 것이다. 이렇게 발생하는 데이터는 센서를 이용하여 디지털의 형태로 입 력받고 저장할 수 있는데, 누적된 데이터 안에서 일종의 유의미한 결과를 발견하는 것은 미래사회를 살아갈 학생들에게 반드시 필요한 역량이다. 데이터의 홍수 속에서 데이터 간의 관계를 발견하고, 특 정 패턴을 찾는 것은 미래를 예측할 수 있는 힘이 된다. 본 수업에서는 데이터를 수집하고 분석하며, 이 과정에서 발생할 수 있는 오류를 찾아 이를 해결하는 과정을 통해 문제 해결 능력을 기를 수 있을 것이다.

STEAM 학습 준거

상황 제시

상 황 제 시

건물이 진동할 때 측 정할 수 있는 진동값 을 이용하면 건물의 취약한 지점을 찾을 수 있음을 알아본다.

창 의 적 설 계

창의적 설계

제작한 지진계의 오류 를 발견하고 이를 해 결함으로 인해 실생활 에 적용 가능한 도구 를 제작하였음에 대한 기쁨을 느낄 수 있다.

감 성 적 체 험 진동이 발생하는 상황을 가정하

여 진동을 발생시키고, 이를 측 정한 후 오차값을 보정하는 방법 에 대해 탐구한다.

감성적 체험

학습

과정 교수･학습 활동 학습자료

및 유의점

도입 (5 분)

Co 지진계 사용의 시작

- 실제 지진 발생 시 사용되는 지진계 소개

- 지난 시간에 제작한 지진계와 PC 를 연결하는 방법 안내

동영상

전개 (35 분)

CD 지진 시뮬레이션

-지진계로 진동을 측정할 수 있는 상황을 모둠별로 구성한다.

-모둠별로 구성한 시뮬레이션 방법을 학급 전체가 서로 공유한다.

-가장 이상적으로 진동을 발생할 수 있는 방법을 선정한다.

ET 스프레드시트로 진동값 측정 -지진계의 아두이노와 PC 를 연결한다.

-PC 의 스프레드시트를 실행하여 아두이노로부터 전달되는 값을 수집한다.

-시간의 흐름에 따라 집계되는 결과를 확인한다.

CD ^ET 지진계 오류 보정

-수집한 데이터 중 오류가 있는 부분을 찾아낸다.

-오류가 발생하는 상황의 특징을 찾아본다.

-오류를 발생시키는 원인을 어떻게 해결할지 토의한다.

-지진계를 수정하여 오차발생이 감소하였는지 확인한다.

지진계, 노트북, 스프레드시

트

정리 (5 분)

ET 오류 보정 방법 공유

- 각 모둠별로 오류를 보정한 방법에 대해 발표한다.

- 다른 모둠의 아이디어와 자신이 속한 모둠의 아이디어를 비교해 본다.

- 추가로 수정할 사항이 있으면 적용한다.

< 5차시 – 기술 >

중심과목 기술 학교급/학년(군) 중학교/2 학년

중심과목 성취기준

영역

[중학교] (4) 기술 시스템 중심과목 성취기준

[9기가04-07]건설 기술과 관련된 문제 를 이해하고, 해결책을 창의적으로 탐 색하고 실현하며 평가한다.

주제(단원)명 학교 환경 탐색 및 학교 안전 문제

점검 차시 5/16

학습목표

1. 건축물의 평면도를 읽을 수 있다.

2. 스스로 제작한 지진계를 이용하여 건물의 진동을 측정할 수 있다.

3. 자신이 생활하는 구조물의 취약한 지점을 발견할 수 있다.

4. 진동에 대하여 취약한 지점을 보완할 수 있는 방법을 제시할 수 있다.

연계과목 과학 연계과목

성취기준 영역

[중학교 1학년] (2) 여러 가지 힘

STEAM 요소

S 여러 가지 힘

T 건설 기술 문제 해결 E 건축 공학

A 건축디자인 M

개발 의도

본 수업은 직접 제작한 지진계를 사용하여 실제 학생들이 생활하는 공간인 학교를 대상 으로 지진에 취약한 지점을 찾아보도록 한다. 이 활동을 통해 평소 관심을 두지 않았던 생활 공간의 취약점에 대해 생각해 보게 하고, 이러한 문제를 해결하는 능력을 기르게 한 다.

최근 우리나라에도 크고 작은 지진이 반복적으로 발생하면서 더 이상 지진으로부터 안전한 나라라고 말할 수 없는 상황에 처했다. 이에 우리가 거주하고 생활하는 공간의 안정성에 대해 진지하게 고민해 보아야 할 시점이 되었다고 할 수 있다. 특히 많은 학생들이 하루 중 긴 시간을 보내는 학교라는 공간 은 다른 공간보다 더더욱 지진으로부터 안전해야 하지만, 여러 가지 이유로 내진설계가 제대로 이루어 지지 않은 곳이 많다.

이러한 현실에 경각심을 불러일으키고 스스로 안전에 대해 더욱 깊이 생각할 수 있는 기회를 마련할 수 있도록 학교 내에 진동으로부터 취약한 지점을 찾아보고, 이를 극복하는 방법을 고안해 보도록 한 다.

STEAM 학습 준거

상황 제시

상 황 제 시

지진이 발생하면 내진 설계가 적용되지 않은 구조물은 붕괴되기 쉽 다. 평소 생활하는 공 간은 진동 및 지진으 로부터 얼마나 안전한 지 알아본다.

창 의 적 설 계

창의적 설계

취약한 곳으로 판단되 는 지점에 지진계를 설치하고 인위적인 진 동을 측정함으로서 가 장 취약한 지점이 어 디인지 찾아보고, 이를 보완할 수 있는 방법 에 대해 토의한다.

감 성 적 체 험 학교의 평면도를 분석하여 진동

에 취약할 것으로 예상되는 지점 을 선택한다.

지진이 발생하는 상황을 가정하 여 실험적으로 진동을 발생시킬 수 있는 방법을 고안한다.

감성적 체험

학습

과정 교수･학습 활동 학습자료

및 유의점

도입 (8 분)

Co 건물 평면도 읽기 - 학교 평면도를 제시한다.

- 평면도를 읽을 때 알아야 할 필수 도면기호에 대해 안내한다.

- 현재 학교 구조와 평면도 간 차이점이 있다면 안내한다.

학교 평면도

전개 (30 분)

CD 평면도 분석

-모둠별로 평면도를 보며 학교 건물의 구조를 파악한다.

-진동에 대해 취약할 것으로 예상되는 지점을 선택한다.

-선택한 지점들 중 방문 우선순위를 정한다.

CD ^ET 태블릿 가속도 센서를 이용하여 진동 측정

-태블릿을 소지하고 진동에 취약할 것으로 예상되는 지점을 방문한다.

-모둠별로 창의적인 방법을 이용하여 진동을 발생시킨다.

-태블릿을 이용하여 진동을 측정한다.

-장소를 옮겨가며 다양한 장소의 진동을 측정한다.

CD ^ET 가장 취약한 지점 선정 -수집한 데이터를 분석한다.

-가장 큰 진동값을 기록한 지점을 찾는다.

-진동이 크게 발생하게 한 이유를 찾아본다.

-진동을 감소시킬 수 있는 방법에 대해 토의한다.

태블릿, MS 팀즈,

패들릿

정리 (7 분)

ET 취약 지점 공유

- 각 모둠별로 발견한 취약지점을 발표한다.

- 모둠별로 발표한 취약지점을 하나의 평면도에 표시한다.

- 우리 학교 취약 지점 지도를 완성한다.

학교 평면도